Screening and Analysis of Saffold Virus

Helena Vandesande
Mini – Maffia: the New Kid in TownVirussen. Een woord met veel betekenissen, gaande van een wat vervelende snotneus tot een moordende pandemie die de hele wereld in een wurggreep houdt.

Screening and Analysis of Saffold Virus

Mini – Maffia: the New Kid in Town

Virussen. Een woord met veel betekenissen, gaande van een wat vervelende snotneus tot een moordende pandemie die de hele wereld in een wurggreep houdt. Hoe klein ze ook zijn, virussen zijn perfecte kleine misdadigers, altijd aanwezig, en altijd klaar om je aan je bed te kluisteren en je te doen wensen dat je nooit geboren was.

Zoals elk zichzelf respecterend crimineel kartel bevat de virusfamilie een aantal kleine vissen – kleine boefjes die klusjes opknappen aan de rand van de stad, en over het algemeen slechts een wat vervelende bijkomstigheid zijn.  Ze stellen niets voor in vergelijking met de Don Corleones in de hiërarchie, de HIV’s en de influenzas, die in staat zijn hele landen te terroriseren en dood en verderf te zaaien als ze hun zin niet krijgen.

En ergens tussenin zitten die misdadigers die er in eerste instantie niet zo vreselijk slecht uitzien, maar onder de juiste omstandigheden toch ernstige schade kunnen aanrichten. De NOROAD-virussen – norovirus, rotavirus en adenovirus – zijn gewoonlijk van voorbijgaande aard, en hoewel ze levensbedreigend kunnen zijn in zuigelingen en immuun-deficiënte personen, dwingen ze hun slachtoffers vaak enkel in een zeer intieme relatie met de toiletpot. Deze drie virussen zijn verantwoordelijk voor ongeveer twee derde van alle gevallen van virus-geassocieerde diarree, een aandoening die wereldwijd gemiddeld 2 200 kinderen per dag doodt. Dit betekent dat in een derde van de gevallen de dader nog onbekend is – en dit is waar ons onderzoek  in beeld komt.

In 2007 werd een nieuwe verdachte geïdentificeerd. Deze gangster, genaamd Saffold virus (SAFV), bleek wereldwijd verspreid te zijn en kinderen te infecteren op zeer jonge leeftijd. Meer dan 90 % van de volwassen bevolking heeft ooit wel eens een Saffold virusinfectie doorgemaakt tijdens hun leven – en meestal beseffen ze het niet eens. Ondanks het feit dat dit virus gelinkt is aan een hele resem aandoeningen, waaronder gastro-intestinale ziekten, respiratoire ziekten en type 1 diabetes, blijft het onduidelijk of dit kleine beestje ook werkelijk de dader is, of slechts een onschuldige omstaander. Feit is dat, vanwege de relatief recente ontdekking van het virus, er zeer weinig over deze ziekteverwekker geweten is. Dus, zoals elke goeie detective sprongen we er meteen bovenop.

‘Ken jezelf, ken je vijand.’ De grote Chinese strateeg Sun Tzu realiseerde zich vele honderden jaren geleden al dat de sleutel tot de overwinning je tegenstander begrijpen was. Hoe gedraagt ​​hij zich? Wat zijn z’n sterke punten; zijn zwakke punten? Deze tactiek vormde de basis van het eerste deel van deze studie, waarin we probeerden een idee te krijgen van hoe het virus zich gedraagt en hoe het werkt. We pasten een Saffold virusstam aan een menselijke tumorcellijn aan, maten de hoeveelheid virus die in de cellen werd geproduceerd, en probeerden een idee te krijgen van zijn capaciteit om cellen binnen te dringen en te vernietigen. De ervaring die tijdens dit deel van het onderzoek vergaard werd zal nuttig blijken wanneer we het onderzoek naar deze ziekteverwekker in een later stadium verderzetten.

In het tweede deel van het project screenden we 238 stalen van patiënten op sporen van Saffold virus – net zoals een detective een plaats delict afspeurt op zoek naar bewijs. Deze feces -en vomitusstalen waren afkomstig van NOROAD-negatieve bejaarde patiënten met acute gastro-enteritis in het Universitair Ziekenhuis van Linköping in Zweden. In totaal bleken 10 stalen (4%) positief te zijn; echter, om onweerlegbaar te bewijzen dat dit virus daadwerkelijk circuleert in  deze patiënten is verder onderzoek nodig. Wanneer we dan de aanwezigheid van Saffold virus kunnen bevestigen in deze patiënten, is de volgende stap te bepalen om welke virusstammen het gaat – en, als we geluk hebben, nieuwe Zweedse Saffold virusstammen te isoleren.

Maar misschien is dit beestje gewoon op de verkeerde plaats op het verkeerde moment. Zijn aanwezigheid in deze patiënten betekent niet noodzakelijk dat het ook verantwoordelijk is voor hun ziekte – misschien is het gewoon een onschuldige ooggetuige. Misschien is het er gewoon, gaat het rustig zijn gangetje in het louche deel van de stad, totdat een andere onderwereldfiguur voorbijkomt en hem meesleurt in zijn val. Een grote studie met patiënten en gezonde controles dient daarom te worden uitgevoerd om de precieze rol van Saffold virus te bepalen: vriend – of vijand?

Dit proefschrift is onderdeel van een groter project omtrent Saffold virus, waarin we hopen enig inzicht te verwerven in het replicatiegedrag, de functie van de verschillende eiwitten, en het gevaar dat dit virus vormt voor de bevolking. Is het echt een gezworen bendelid, of is het gewoon een onschuldige toeschouwer? En wat voor ziekten veroorzaakt het? Het virus hult zichzelf nog steeds in mysterie – maar we zitten het op de hielen.

Bibliografie
  1. Greene SE, Reid A. Viruses through life & time: friends, foes, change agents. American Academy of Microbiology, 2013
  2. Bos L. Beijerinck’s work on tobacco mosaic virus: historical context and legacy. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 1999, 354 (1383): 675-685
  3. Bos L. 100 years of virology: from vitalism via molecular biology to genetic engineering. Trends Microbiol 2000, 8 (2): 82-87
  4. Koonin EV, Senkevich TG, Dolia VV. The ancient Virus World and evolution of cells. Biol Direct 2006, 1: 29
  5. Shors T. Understanding viruses. Sudbury, Massachusetts: Jones and Bartlett Publishers; 2009
  6. Taylor MW. Viruses and man: a history of interactions. Cham: Springer International Publishing; 2014
  7. Centers for Disease Control and Prevention. Ebola (Ebola Virus Disease). http://www.cdc.gov/vhf/ebola/outbreaks/2014-west-africa/ (accessed 29 March 2015)
  8. Baldi F, Bianco MA, Nardone G, Pilotto A, Zamparo E. Focus on acute diarrhoeal disease. World J Gastroenterol 2009, 15 (27): 3341-3348
  9. Liu L, Johnson HL, Cousens S, Perin J, Scott S, Lawn JE, Rudan I, Campbell H, Cibulskis R, Li M, Mathers C, Black RE; Child Health Epidemiology Reference Group of WHO and UNICEF. Global, regional, and national causes of child mortality: an updated systematic analysis for 2010 with time trends since 2000. Lancet 2012, 379 (9832): 2151-2161
  10. Jonsson N, Wahlström K, Svensson L, Serrander L, Lindberg AM. Aichi virus infection in elderly people in Sweden. Arch Virol 2012, 157 (7): 1365-1369
  11. Naeem A, Hosomi T, Nishimura Y, Alam MM, Oka T, Zaidi SS, Shimizu H. Genetic diversity of circulating Saffold viruses in Pakistan and Afghanistan. J Gen Virol 2014, 95: 1945-1957
  12. International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV). ICTV Master Species List 2014 v2 [updated March 5, 2015; cited March 12, 2015 ]. Available from: http://talk.ictvonline.org/files/ictv_documents/m/msl/5208.aspx
  13. Zoll J, Erkens Hulshof S, Lanke K, Verduyn Lunel F, Melchers WJ, Schoondermark-van de Ven E, Roivainen M, Galama JM, van Kuppeveld FJ. Saffold virus, a human Theiler’s-like cardiovirus, is ubiquitous and causes infection early in life. PLoS Pathog 2009, 5 (5): e1000416
  14. Younessi P, Jans DA, Ghildval R. Modulation of host cell nucleocytoplasmic trafficking during picornavirus infection. Infect Disord Drug Targets 2012, 12 (1): 59-67
  15. Nielsen AC, Gyhrs ML, Nielsen LP, Pedersen C, Böttiger B. Gastroenteritis and the novel picornaviruses aichi virus, cosavirus, saffold virus, and salivirus in young children. J Clin Virol 2013, 57 (3): 239-242
  16. Tuthill TJ, Rowlands DJ, Killington RA. Picornavirus entry. Future Virol 2007, 2 (4): 343-351
  17. Tapparel C, Siegrist F, Petty TJ, Kaiser L. Picornavirus and enterovirus diversity with associated human diseases. Infect Genet Evol 2013, 14: 282-293
  18. Himeda T, Ohara Y. Saffold virus, a novel human Cardiovirus with unknown pathogenicity. J Virol 2012, 86 (3): 1292-1296
  19. Chiu CY, Greninger AL, Kanada K, Kwok T, Fischer KF, Runckel C, Louie JK, Glaser CA, Yagi S, Schnurr DP, Haggerty TD, Parsonnet J, Ganem D, DeRisi JL. Identification of cardioviruses related to Theiler’s murine encephalomyelitis virus in human infections. Proc Natl Acad Sci U S A 2008, 105 (37): 14124-14129
  20. Jones MS, Lukashov VV, Ganac RD, Schnurr DP. Discovery of a novel human picornavirus in a stool sample from a pediatric patient presenting with fever of unknown origin. J Clin Microbiol 2007, 45 (7): 2144-2150
  21. Ren L, Xiao Y, Li J, Chen L, Zhang J, Vernet G, Wang J. Multiple genomic recombination events in the evolution of Saffold cardiovirus. PLoS One 2013, 8 (9): e74947
  22. Himeda T, Hosomi T, Okuwa T, Muraki Y, Ohara Y. Saffold virus type 3 (SAFV-3) persists in HeLa cells. PLoS One 2013, 8 (1): e53194
  23. Parks GD, Baker JC, Palmenberg AC. Proteolytic cleavage of encephalomyocarditis virus capsid region substrates by precursors to the 3C enzyme. J Virol 1989, 63 (3): 1054-1058
  24. Drexler JF, Baumgarte S, Luna LK, Stöcker A, Almeida PS, Ribeiro TC, Petersen N, Herzog P, Pedroso C, Brites C, Ribeiro Hda C Jr, Gmyl A, Drosten C, Lukashev A. Genomic features and evolutionary constraints in Saffold-like cardioviruses. J Gen Virol 2010, 91 (Pt 6): 1418-1427
  25. Nix WA, Oberste MS, Pallansch MA. Sensitive, seminested PCR amplification of VP1 sequences for direct identification of all enterovirus serotypes from original clinical specimens. J Clin Microbiol 2006, 44 (8): 2698-2704
  26. Pilipenko EV, Blinov VM, Romanova LI, Sinyakov AN, Maslova SV, Agol VI. Conserved structural domains in the 5’-untranslated region of picornaviral genomes: an analysis of the segment controlling translation and neurovirulence. Virology 1989, 168 (2): 201-209
  27. Pilipenko EV, Viktorova EG, Guest ST, Agol VI, Roos RP. Cell-specific proteins regulate viral RNA translation and virus-induced disease. EMBO J 2001, 20 (23): 6899-6908
  28. Duke GM, Hoffman MA, Palmenberg AC. Sequence and structural elements that contribute to efficient encephalomyelitis virus RNA translation. J Virol 1992, 66 (3): 1602-1609
  29. Himeda T, Ohara Y. Roles of two non-structural viral proteins in virus-induced demyelination. Clin Exp Neuroimmunol 2011, 2: 49-58
  30. Devaney MA, Vakharia VN, Lloyd RE, Ehrenfeld E, Grubman MJ. Leader protein of foot-and-mouth disease virus is required for cleavage of the p220 component of the cap-binding protein complex. J Virol 1988, 62: 4407-4409
  31. Michiels T, Jarousse N, Brahic M. Analysis of the leader and capsid coding regions of persistent and neurovirulent strains of Theiler’s virus. Virology 1995, 214 (2): 550-558
  32. Kong WP, Roos RP. Alternative translation initiation site in the DA strain of Theiler’s murine encephalomyelitis virus. J Virol 1991, 65 (6): 3395-3399
  33. Jnaoui K, Michiels T. Adaptation of Theiler’s virus to L929 cells: mutations in the putative receptor binding site on the capsid map to neutralization sites and modulate viral persistence. Virology 1998, 244 (2): 397-404
  34. Hertzler S, Liang Z, Treso B, Lipton HL. Adaptation of Saffold virus 2 for high-titer growth in mammalian cells. J Virol 2011, 85 (14): 7411-7418
  35. Virocyt. White Paper: An Overview of Virus Quantification Techniques. Boulder, Colorado; 2013
  36. Sävneby A. Reverse genetic studies of enterovirus replication. Linnaeus University, 2015
  37. Jonsson N, Gullberg M, Lindberg AM. Real-time polymerase chain reaction as a rapid and efficient alternative to estimation of picornavirus titers by tissue culture infectious dose 50 % or plaque forming units. Microbiol Immunol 2009, 53 (3): 149-154
  38. Bartlett JM, Stirling D. A short history of the polymerase chain reaction. Methods Mol Biol 2003, 226: 3-6
  39. Jonsson N, Gullberg M, Israelsson S, Lindberg AM. A rapid and efficient method for studies of virus interaction at the host cell surface using enteroviruses and real-time PCR. Virol J 2009, 6: 217
  40. National Center for Biotechnology Information. TaqMan® Gene Expression. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/probe/docs/projtaqman/ (accessed 4 April 2015)
  41. Nix WA, Khetsuriani N, Peñaranda S, Maher K, Venczel L, Cselkó Z, Freire MC, Cisterna D, Lema CL, Rosales P, Rodriguez JR, Rodriguez W, Halkyer P, Ronveaux O, Pallansch MA, Oberste MS. Diversity of picornaviruses in rural Bolivia. J Gen Virol 2013, 94 (Pt. 9): 2017-2028
  42. Dobos P. Use of gum tragacanth overlay, applied at room temperature, in the plaque assay of fish and other animal viruses. J Clin Microbiol 1976, 3 (3): 373-375
  43. Yamashita T, Sakae K, Kobayashi S, Ishihara Y, Miyake T, Mubina A, Isomura S. Isolation of cytopathic small round virus (Aichi virus) from Pakistani children and Japanese travellers from Southeast Asia. Microbiol Immunol 1995, 39 (6): 433-435
  44. Drake JW. Rates of spontaneous mutation among RNA viruses. Proc Natl Acad Sci U.S.A. 1993, 90 (9): 4171-4175
  45. Santti J, Hyypiä T, Kinnunen L, Salminen M. Evidence of recombination among enteroviruses. J Virol 1999, 73 (10): 8741-8749
  46. Himeda T, Hosomi T, Asif N, Shimizu H, Okuwa T, Muraki Y, Ohara Y. The preparation of an infectious full-length cDNA clone of Saffold virus. Virol J 2011, 8: 110
  47. Fang P, Bai J, Liu X, Dong J, Sun T, Jiang P. Construction and characterisation of an infectious cDNA clone of encephalomyocarditis virus from pigs in China. Arch Virol 2015, 160 (3): 805-809
  48. Libbey JE, Tsunoda I, Whitton JL, Fujinami RS. Infectious RNA isolated from the spinal cords of mice chronically infected with Theiler’s murine encephalomyelitis virus. J Virol 2007, 81 (6): 3009-3011
  49. Khamrin P, Thongprachum A, Kikuta H, Yamamoto A, Nishimura S, Sugita K, Baba T, Kobayashi M, Okitsu S, Havakawa S, Shimizu H, Maneekarn N, Ushijima H. Three clusters of Saffold viruses circulating in children with diarrhea in Japan. Infect Genet Evol 2013, 13: 339-349
  50. Blinkova O, Kapoor A, Victoria J, Jones M, Wolfe N, Naeem A, Shaukat S, Sharif S, Alam MM, Angez M, Zaidi S, Delwart EL. Cardioviruses are genetically diverse and cause common enteric infections in South Asian children. J Virol 2009, 83 (9): 4631-4641
  51. Oberste MS, Maher K, Kilpatrick DR, Pallansch MA. Molecular evolution of the human enteroviruses: correlation of serotype with VP1 sequence and application to picornavirus classification. J Virol 1999, 73 (3): 1941-1948
Universiteit of Hogeschool
Master in Biomedical Sciences
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Deel deze scriptie